前面的几章内容我们了解到了一些关于OpenGL的基本知识和简单的渲染图形,在我们的开发中会经常碰到这样一种情况:
如果我们在绘制一个立体图形的时候有两个叠加部分的平面,系统是怎么绘制的呢?如果我们先绘制⼀个距离比较近的物理,再绘制距离较远的物理,会把距离近的物体覆盖掉,也就是说如果我们先绘制青色图形在绘制蓝色图形,那么系统会把重合的部分也绘制成蓝色!这种情况我们应该怎么解决?改变绘制顺序吗?这种方式显然是不可取的!
再解决之前我们先了解一两个东西分别是深度测试和深度缓冲区,我们先看一下对它的定义
深度测试:深度其实就是该像素点在3D世界中距离摄像机的距离,Z值
深度缓冲区:它就是⼀块内存区域,专⻔门存储着每个像素点(绘制在屏幕上的)深度值.深度值(Z值)越⼤, 则离摄像机就越远深度缓冲区(DepthBuffer)和颜⾊色缓存区(ColorBuffer)是对应的.颜⾊色缓存区存储像素的颜⾊色信
深度缓冲区和颜色缓冲区是一一对应的,颜色缓冲区存储着每个像素的颜色信息,而深度缓冲区存储像素的深度信息. 在决定是否绘制⼀个物体表⾯时,首先要将表⾯对应的像素的深度值与当前深度缓冲区中的值进比较. 如果大于深度缓冲区中的值,则丢弃这部分.否则利用这个像素对应的深度值和颜色值.分别更新深度缓冲区和颜⾊色缓存区. 这个过程称为深度测试
看到这里我们大概就有了一个解决上面问题的思路,既然深度测试可以对深度进行比较,那么他是不是可以只渲染我们能看的到的或者说离我们近的! 这个当然可以,它就是干这个的,它通过比较深度来决定是否需要更新缓冲区内容,比如之前存储的蓝色图形的一个像素点深度值,等青色图形在深度缓冲区进行存储数据的时候,他会对当前像素点的深度值进行比较,如果小于(越小离观察者越近)那么就渲染!
使用深度测试
深度缓冲区,⼀般由窗⼝管理理系统,GLFW创建.深度值⼀般由16位,24位,32位值表示. 通常是24位.位数越⾼高,深度精确度更更好.
开启深度测试
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
在绘制场景前,清除颜⾊色缓存区,深度缓冲 glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
清除深度缓冲区默认值为1.0,表示最大的深度值,深度值的范围为(0,1)之间. 值越小表示越靠近观察者,值越⼤表示越远离观察者
我们一般在渲染立体图形时,都会开启深度测试和正背面剔除(正背面剔除指的是我们看不到的部分不去渲染,它是通过观察者角度以及视图正反面综合来判断的).
我们还可以指定深度测试模式 通过void glDepthFunc(GLEnum mode) 函数,model参数对照下表
我们一般会使用GL_LESS 模式 这个就是我们上面所说的那个情况,深度缓冲区只缓存离我们比较近的值,在绘制之前会做判断.
也许有人会想到如果两个平面深度值一样怎么办?有时候我们在玩游戏的时候可能会遇到下面的一种情况,图形错乱,这就是有深度值近似相等引起的,这种问题我们成作为ZFighting闪烁问题,那我们怎么来避免呢?
ZFighting闪烁问题的原因
解决⽅法: 让深度值之间产⽣间隔.如果2个图形之间有间隔,是不是意味着就不会产⽣干涉.可以理 解为在执行深度测试前将⽴方体的深度值做⼀一些细微的增加.于是就能将叠的2个图形深度值之前有所区分(就是改变其中的深度值啦)!这种方式我们称之为多边形偏移,那我们改变多大合适呢?不必担心,系统为我们提供了计算公式
第一步: 启用 Polygon Offset ⽅式解决
//启用Polygon Offset 方式 glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)
参数列表: GL_POLYGON_OFFSET_POINT GL_POLYGON_OFFSET_LINE GL_POLYGON_OFFSET_FILL
对应光栅化模式: GL_POINT
对应光栅化模式: GL_LINE
对应光栅化模式: GL_FILL
第⼆步: 指定偏移量
通过glPolygonOffset 来指定.glPolygonOffset 需要2个参数: factor , units 每个Fragment 的深度值都会增加如下所示的偏移量量:
Offset = ( m * factor ) + ( r * units);
m : 多边形的深度的斜率的最⼤值,理解一个多边形越是与近裁剪⾯平⾏,m 就越接近于0.
r : 能产⽣于窗口坐标系的深度值中可分辨的差异小值.r 是由具体是由具体OpenGL 平台指定的 ⼀一个常量量.
⼀个⼤于0的Offset 会把模型推到离你(摄像机)更更远的位置,相应的⼀一个小于0的Offset 会把模型拉 近
⼀一般⽽而⾔言
,只需要将-1.0 和 -1 这样简单赋值给glPolygonOffset 基本可以满⾜需求.
第三步: 关闭Polygon Offset glDisable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL) 这一步是必须要做的,我们改变了状态机的特定状态,一定要记得变回来
ZFighting闪烁问题预防
不要将两个物体靠的太近，避免渲染时三⻆形叠在一起。这种⽅式要求对场景中物体插入⼀个少量的 偏移，那么就可能避免ZFighting现象。例如上⾯的⽴方体和平⾯问题中，将平⾯下移0.001f就可以解决这个问题。当然手动去插入这个⼩的偏移是要付出代价的。
尽可能将近裁剪面设置得离观察者远一些。上面我们看到，在近裁剪平面附近，深度的精确度是很高 的，因此尽可能让近裁剪⾯远⼀一些的话，会使整个裁剪范围内的精确度变高一些。但是这种⽅方式会使离观察者较近的物体被裁减掉，因此需要调试好裁剪面参数。 使⽤用更⾼位数的深度缓冲区，通常使⽤的深度缓冲区是24位的，现在有⼀些硬件使用32位的缓冲 区，使精确度得到提⾼
